(57)【要約】  本発明は、センサーと固有の識別番号とを内蔵し無線で通信を行いかつ無線で給電を受ける複数の無線タグセンサーチップと、複数の無線タグセンサーチップと無線で通信を行いかつ無線で給電を行う複数のマイクロ基地局と、複数のマイクロ基地局と接続網を通じて通信を行う中央処理装置と、を有する。各マイクロ基地局は、担当領域にある無線タグセンサーチップのみに無線で通信と給電とを行い、各担当領域には、他の担当領域に含まれない無線タグセンサーチップが少なくとも１つあり、中央処理装置は、接続網による通信を制御し、複数のマイクロ基地局を通じて複数の無線タグセンサーチップのセンサーによるセンス値を収集してセンス値の空間分布地図を構成し、かつセンス値の空間分布地図を時間経過とともに更新する。
2011135886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサーを搭載するとともに固有の識別番号を内蔵し、無線で通信を行いかつ無線で給電を受ける複数の無線タグセンサーチップと、
前記複数の無線タグセンサーチップと無線で通信を行いかつ前記複数の無線タグセンサーチップに無線で給電を行う複数のマイクロ基地局と、
前記複数のマイクロ基地局と接続網を通じて通信を行う中央処理装置と、を有し、
前記複数のマイクロ基地局の各々は、担当領域にある前記無線タグセンサーチップのみに無線で通信と給電とを行い、
前記担当領域の各々には、他の担当領域に含まれない無線タグセンサーチップが少なくとも１つあり、
前記接続網による通信は、前記中央処理装置が制御し、
前記中央処理装置は、前記複数のマイクロ基地局を通じて前記複数の無線タグセンサーチップのセンサーによるセンス値を収集してセンス値の空間分布地図を生成し、かつ前記センス値の空間分布地図を時間経過とともに更新する、
ことを特徴とする無線タグセンサーシステム。
【請求項２】
前記複数の無線タグセンサーチップおよび前記複数のマイクロ基地局を表面もしくは内部に配置した弾性材をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項３】
前記中央処理装置は、指定のアドレスが割り当てられた前記マイクロ基地局にセンス値収集コマンドを前記接続網を通じて送信し、
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、識別番号を無線送信し、
前記無線送信された識別番号と一致する識別番号を内蔵する前記無線タグセンサーチップは、センサーによるセンス値を無線送信し、
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、前記無線送信されたセンス値を受信して前記接続網を通じて中央処理装置に送信する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項４】
前記複数の無線タグセンサーチップのうち、同一期間に１つの無線タグセンサーチップのみがセンサーによるセンス値を無線送信する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項５】
前記マイクロ基地局は、２つのアンテナを具備し、前記２つのアンテナのループ面は互いに垂直である、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項６】
前記接続網は、シリアルバスである、
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項７】
前記接続網は、前記複数のマイクロ基地局に電力を供給する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項８】
前記センサーは、圧力センサーまたは歪センサーである、
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
【請求項９】
請求項８に記載の無線タグセンサーシステムの較正方法であって、
較正装置により前記無線タグセンサーシステムへの加圧を行い、
前記較正装置による前記弾性材への加圧領域の数が、前記弾性材に配置された前記無線タグセンサーチップの数よりも少ない、
ことを特徴とする較正方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の無線タグセンサーシステムの較正方法であって、
較正装置により前記無線タグセンサーシステムへの加圧を行い、
前記較正装置による前記弾性材への加圧領域の合計面積が、前記弾性材の表面積よりも小さい、
ことを特徴とする較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーを搭載した複数の無線タグセンサーチップを有する無線タグセンサーシステムおよびその較正方法に関し、特に、センサーによるセンス値の空間分布地図の生成・更新を行う無線タグセンサーシステムおよびその較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の無線タグセンサーシステムの例を図１に示す。無線給電で動作する無線タグセンサーチップ２は、アンテナとセンサーを搭載するとともに各チップ固有の識別番号（ＩＤ）を内蔵し、センサーによるセンス値や識別番号をアンテナを通じて無線送信する。リーダライタ４１は、アンテナ３１を通じて、無線タグセンサーチップ２と無線でデータを送受信したり、無線タグセンサーチップ２に無線給電したりする。ロボットなどの感受表皮１に複数の無線タグセンサーチップ２を装着し、１つのリーダライタ４１およびアンテナ３１で各無線タグセンサーチップ２のセンス値を読み取る。【０００３】
無線タグセンサーチップ２は、配線が不要であるため、高密度に多数のチップを配置できるというメリットや、配線切断による信頼性低下の問題がないため、コストを抑えることができるというメリットがある。【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の無線タグセンサーシステムは、１つのリーダライタおよびアンテナで無線給電できる範囲内の無線タグセンサーチップしか使用することができない。このため、センス値を収集できるセンス値収集領域が狭いという問題があった。【０００５】
そこで、無線タグセンサーシステムにおいて、広範なセンス値収集領域を実現するために、例えば、特許文献２に記載のシステムのように、リーダライタを複数設けるとともに、これら複数のリーダライタを管理するリーダライタ管理端末を設けることが考えられる。【０００６】
詳細には、特許文献２に記載のシステムにおいては、リーダライタ管理端末および複数のリーダライタは、ＩＰアドレスを有し、このＩＰアドレスを用いて相互に通信を行う。そして、リーダライタは、無線通信により、自分の無線通信エリアに位置するＲＦＩＤタグのタグ情報の読み書きを行い、リーダライタ管理端末からユニキャストで送信されてきたＩＰパケットに格納されたコマンドに従って、ＲＦＩＤタグから読み取ったタグ情報をリーダライタ管理端末に送信する。【０００７】
さらに、この場合に、リーダライタと複数のＲＦＩＤタグとの間の信号のやり取りを、例えば、特許文献３に記載のシステムのようにして行うことが考えられる。【０００８】
詳細には、特許文献３に記載のシステムは、書籍探索システムであり、リーダライタは、探索対象の書籍に貼付されているＲＦＩＤタグの固有ＩＤを特定し、特定した固有ＩＤを指定した固有ＩＤ指定信号を複数のＲＦＩＤタグに放射する。ＲＦＩＤタグは、リーダライタから受信した固有ＩＤ指定信号にて指定された固有ＩＤと自分が内蔵している固有ＩＤとを比較し、一致する場合は、固有ＩＤ返答信号をリーダライタに返信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３４９４６１号公報
【特許文献２】特開２００９−０１７４０５号公報
【特許文献３】特開２００９−３０１３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載のシステムでは、リーダライタとリーダライタ管理端末とを接続する接続網は、ＩＰパケットを使用したＬＡＮであり、コンパクトで低コストのシステムを実現することはできない。【００１１】
また、近年、無線タグセンサーシステムに対し、センス値の空間分布を表す空間分布地図を生成し、その空間分布地図を時間経過とともに更新するという要求がある。【００１２】
しかしながら、特許文献３に記載のシステムは、書籍探索システムであり、探索対象の書籍があるか否かを示す固有ＩＤ返答信号をＲＦＩＤタグが返信するものである。この固有ＩＤ返答信号の値は、予め決められた探索対象に固定的に割り付けられた値であり、センス値のように時々刻々と変化することはない。したがって、固有ＩＤ返答信号の値の空間分布地図を生成したり、その空間分布地図を時間経過とともに更新したりする必要はない。すなわち、特許文献３に記載のシステムは、空間分布地図の生成や更新を行うものではない。【００１３】
そこで、本発明の目的は、バス等の単純な接続網を用いて、広範なセンス値収集領域を実現することができるとともに、その広範なセンス値収集領域において、センス値の空間分布地図を生成し、その空間分布地図を時間経過とともに更新することができる無線タグセンサーシステムおよびその較正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の無線タグセンサーシステムは、
センサーを搭載するとともに固有の識別番号を内蔵し、無線で通信を行いかつ無線で給電を受ける複数の無線タグセンサーチップと、
前記複数の無線タグセンサーチップと無線で通信を行いかつ前記複数の無線タグセンサーチップに無線で給電を行う複数のマイクロ基地局と、
前記複数のマイクロ基地局と接続網を通じて通信を行う中央処理装置と、を有し、
前記複数のマイクロ基地局の各々は、担当領域にある前記無線タグセンサーチップのみに無線で通信と給電とを行い、
前記担当領域の各々には、他の担当領域に含まれない無線タグセンサーチップが少なくとも１つあり、
前記接続網による通信は、前記中央処理装置が制御し、
前記中央処理装置は、前記複数のマイクロ基地局を通じて前記複数の無線タグセンサーチップのセンサーによるセンス値を収集してセンス値の空間分布地図を生成し、かつ前記センス値の空間分布地図を時間経過とともに更新する、
ことを特徴とする。【００１５】
本発明の無線タグセンサーシステムの第１の較正方法は、
前記センサーが、圧力センサーまたは歪センサーである場合において、
較正装置により前記無線タグセンサーシステムへの加圧を行い、
前記較正装置による前記弾性材への加圧領域の数が、前記弾性材に配置された前記無線タグセンサーチップの数よりも少ない、
ことを特徴とする。【００１６】
本発明の無線タグセンサーシステムの第２の較正方法は、
前記センサーが、圧力センサーまたは歪センサーである場合において、
較正装置により前記無線タグセンサーシステムへの加圧を行い、
前記較正装置による前記弾性材への加圧領域の合計面積が、前記弾性材の表面積よりも小さい、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数のマイクロ基地局と中央処理装置とを接続網で結合し、各マイクロ基地局が異なる担当領域を持つことで、広範なセンス値収集領域を実現できる。また、１つのマスター（中央処理装置）を複数のマイクロ基地局と接続する構成であるため、広範なセンス値収集領域をバス等の単純な接続網によって実現できる。【００１８】
また、中央処理装置がマスターとして、接続網による通信を制御することで、中央処理装置により、上記の広範なセンス値収集領域において、センス値の空間分布地図を生成し、その空間分布地図を時間経過とともに更新できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】関連する無線タグセンサーシステムを示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の無線タグセンサーシステムの一例の構成図である。
【図３】図２に示した感受表皮の概観図である。
【図４】図２に示したマイクロ基地局の一例の構成図である。
【図５】図２に示したマイクロ基地局の機能ブロック図である。
【図６】図２に示した無線タグセンサーチップの概要図である。
【図７】図２に示した無線タグセンサーチップの機能ブロック図である。
【図８】図２に示したマイクロ基地局の動作フローである。
【図９】図２に示した無線タグセンサーチップの動作フローである。
【図１０】図２に示したマイクロ基地局の別の例の斜視図である。
【図１１】図２に示した無線タグセンサーシステムの断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の無線タグセンサーシステムの別の例の断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の無線タグセンサーシステムのさらに別の例の断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の無線タグセンサーシステムの他の例の構成図である。
【図１５】図１４に示した無線タグセンサーシステムの底面図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の無線タグセンサーシステムの較正装置の一例の構成図である。
【図１７】図１６に示した較正装置の斜視図である。
【図１８】図１６に示した較正装置の加圧例を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態の無線タグセンサーシステムの較正装置の別の例を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態の無線タグセンサーシステムの較正装置のさらに別の例を示す図である。
【図２１】図１７に示した較正装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態は、無線タグセンサーシステムに関するものであり、その一例を図２に示す。感受表皮１の表面には複数の無線タグセンサーチップ２が装着されている。感受表皮１の概観図を図３に示す。図３は、ロボットの指や腕、脚などの細い円筒形の表皮を有する感受表皮１の例を示している。図３の感受表皮１を１０の断面に沿って示したものが図２である。感受表皮１の内部はゴムやスポンジなどの弾性材９で満たされている。ただし、本実施の形態においては、感受表皮１を形成する素材の材質は弾性材には限定されない。円筒形の感受表皮１の円筒軸上には複数のマイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃが配置され、それらは接続網６ａ，６ｂ，６ｃによってシステム本体にある中央処理装置７に接続されている。接続網６ａ，６ｂ，６ｃは、データ転送のみならずマイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃへの電力の供給にも使用される。マイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃは、それぞれ担当領域２０ａ２０ｂ，２０ｃに属する無線タグセンサーチップ２へ無線給電とデータ送受信を行う。担当領域２０ａ２０ｂ，２０ｃの各々には、他の担当領域には属さない無線タグセンサーチップ２が少なくとも１つあればよく、担当領域同士の重なりがあってもよい。例えば、無線タグセンサーチップ２ａｂは担当領域２０ａと２０ｂの両方に属している。図３は、マイクロ基地局５の数が３つである場合の例を示しているが、マイクロ基地局５の数は複数であればよい。
【００２１】
マイクロ基地局５の構成図を図４に示す。アンテナ３１は無線タグセンサーチップ２への無線給電とデータ送受信の両方に使用される。回路部４０は、アンテナ３１に接続され、それに加えて、少なくも２本の配線を有する接続網６にも接続される。
【００２２】
無線タグセンサーチップ２は、配線が不要であるため、高密度に多数のチップを配置することができるというメリットや、配線切断による信頼性低下の問題がないため、コストを抑えることができるというメリットがある。しかしながら、無線で給電とデータ送受信を行うため、１つのマイクロ基地局５でカバーできる領域が狭いという問題がある。本発明では、接続網６で複数のマイクロ基地局５と中央処理装置７とを結合し、各マイクロ基地局５が異なる担当領域２０を持つことで、広範なセンス値収集領域を実現する。また、１つのマスター（中央処理装置７）を複数のマイクロ基地局５と接続する構成であるため、広範なセンス値収集領域をバス等の単純な接続網６によって実現する。接続網６としては、配線数が少なくて済むシリアルバスが好ましい。さらに接続網６はマイクロ基地局５への給電も担う。これにより、本発明では、バス等の単純な接続網６によって広範なセンス値収集領域を持つ無線タグセンサーシステムを実現できる。
【００２３】
マイクロ基地局５の機能ブロック図を図５に示す。中央処理装置７から接続網６を通じて送られてきたコマンドはバス受信回路２０１で受信され、コマンド解析回路２０２で処理される。コマンド解析回路２０２は、コマンドに含まれる指定アドレスが、自分に割り当てられているアドレス２０３と一致すれば、センス値収集のために制御回路２０４を起動し、自分のアドレス２０３と一致しなければ何もせず、次のコマンドを待つ。制御回路２０４は、起動されると、まず、無線給電回路２０７から担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２に対し給電を行わせる。次に、制御回路２０４は、担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２の識別番号２０５を順次生成し、無線送信回路２０６から無線で順次送信させる。無線タグセンサーチップ２からのセンス値を無線受信回路２０８で受信すると、バス送信回路２０９は、識別番号２０５とともにセンス値を接続網６にバス送信する。識別番号２０５をマイクロ基地局５で生成する場合は以上の動作になるが、中央処理装置７からコマンドとともに識別番号を送る方式にすることも可能である。その場合、マイクロ基地局５は、中央処理装置７から送られてきた識別番号を無線送信する。また、その場合、マイクロ基地局５は、識別番号をバス送信する必要はない。
【００２４】
このように、中央処理装置７は、上記のコマンドによって接続網６によるバス通信を制御しており、マイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃの各々のアドレスを指定したコマンドを順次送信することで、マイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃを通じて、担当領域２０ａ２０ｂ，２０ｃに属する無線タグセンサーチップ２のセンサーによるセンス値を収集し、センス値の空間分布地図を生成する。例えば、空間分布地図は、複数の無線タグセンサーチップ２の各々のセンサーによるセンス値を、その無線タグセンサーチップ２が装着されている位置に対応する位置にマッピングすることで生成される。なお、中央処理装置７は、無線タグセンサーチップ２の装着位置を、無線タグセンサーシステムの較正時に算出することができるが、これについては後述する。
【００２５】
また、中央処理装置７は、マイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃの各々に対するコマンドの送信を、所定の時間間隔で繰り返し行うことで、時々刻々と変化するセンス値の最新値を収集し、センス値の空間分布地図を時間経過とともに更新する。
【００２６】
図６は、無線タグセンサーチップ２の概要を示す上面図である。無線タグセンサーチップ２のダイ周辺部には、無線給電を受けるためとデータ送受信に使うためのアンテナ３２が敷設される。アンテナ３２は回路部４２に接続される。
【００２７】
無線タグセンサーチップ２の機能ブロック図を図７に示す。マイクロ基地局５からはアンテナ３２を通じて電力供給２１０がなされる。また、マイクロ基地局５から無線送信されてきた識別番号は、アンテナ３２で受信され、無線受信回路２１１から比較回路２１２に転送される。比較回路２１２は、アンテナ３２で受信された識別番号と内蔵している自分の識別番号２１３とを比較し、両者が一致しない場合は何もせず、データ受信を待ち続ける。一方、両者が一致した場合、センサー２１４によるセンス値をＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２１５でデジタル化したデータを、無線送信回路２１６からアンテナ３２を通じてマイクロ基地局５に無線送信する。
【００２８】
マイクロ基地局５の動作を図８に示す。まず、中央処理装置７から接続網６を通じてコマンドが送られてくるのを待ち続ける（ステップ１０１）。コマンドを受信した場合、そのコマンドに含まれる指定アドレスが自分のマイクロ基地局５に割り当てられたアドレスであるか検査する（ステップ１０２）。自分のアドレスでなければ何もせず次のコマンド受信を待ち続ける。一方、自分のアドレスであればコマンドを実行する（ステップ１０３）。コマンドはセンス値収集を指示するセンス値収集コマンドであり、このセンス値収集コマンドの受信をトリガーにして以降の一連の動作が起動される。まず、アンテナ３１を通じて無線給電を行う（ステップ１０５）。これによって、担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２が起動する（ステップ１０６）。次に、無線タグセンサーチップ２の識別番号（ＩＤ）を担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２に無線送信すると同時に接続網６にもバス送信する（ステップ１１０）。無線送信された識別番号と一致する識別番号を持つ無線センサーチップ２のみからセンス値が送信され、そのセンス値をマイクロ基地局５が受信する（ステップ１２０）。受信されたセンス値は接続網６にバス送信される（ステップ１２１）。ステップ１１０で先に識別番号がバス送信されているため、ステップ１２１によって識別番号とセンス値との組が接続網６を通じて中央処理装置７に送られたことになる。担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２からのセンス値の収集が終わるまで（ステップ１３０）、識別番号を更新しながら（ステップ１４０）、センス値の収集を続ける。
【００２９】
以上は、中央処理装置７がセンス値収集コマンドのみをマイクロ基地局５に送り、識別番号はマイクロ基地局５で順次生成する方式の場合である。この他にも、中央処理装置７がセンス値収集コマンドに識別番号を含めて送り、マイクロ基地局５はその識別番号に対応する無線タグセンサーチップ２のセンス値のみを収集する方式とすることも可能である。この場合、ステップ１１０で接続網６に識別番号をバス送信する必要はなく、マイクロ基地局５内での自動生成による識別番号の更新（ステップ１４０）も行わない。
【００３０】
以上で説明したように、接続網６では、中央処理装置７がバスマスターであり、すべてのマイクロ基地局５がバススレーブとなる。
【００３１】
無線タグセンサーチップ２の動作を図９に示す。マイクロ基地局５が無線給電すると（ステップ１０５）、担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２が起動する（ステップ１０６）。次に、マイクロ基地局５は識別番号（ＩＤ）を送信する（ステップ１１０）。無線タグセンサーチップ２は、受信した識別番号が自分の識別番号と一致した場合のみセンス値を無線送信する（ステップ１１５）。マイクロ基地局５はそのセンス値を無線受信する（ステップ１２０）。マイクロ基地局５は、担当領域２０内の全無線タグセンサーチップ２からのセンス値の収集が終わるまで（ステップ１３０）、識別番号を更新しながら（ステップ１４０）、センス値の収集を続ける。
【００３２】
ところで、各マイクロ基地局５の担当領域２０内には複数の無線タグセンサーチップ２が属している。それらすべての無線タグセンサーチップ２が同時にセンス値を送信すると、マイクロ基地局５がセンス値を正しく判別するのが困難になる。携帯電話システムのように、同じ周波数帯で複数の携帯端末が同時にデータ送信しても、基地局で区別できる通信方式もあるが、このような通信方式を本発明の無線タグセンサーシステムに適用することは困難である。なぜなら、携帯電話システムに使われる通信方式は複雑で消費電力が大きい回路を必要とし、無線給電による微弱電力に頼る無線タグセンサーチップ２には使えないからである。上述した本発明の通信方式は、同一期間に、１つの無線タグセンサーチップ２のみがセンス値を無線送信する方式である。したがって、非常に簡単でかつ無線タグセンサーチップ２にも搭載可能な回路によって、マイクロ基地局５がセンス値を正しく判別できるようになる。また、マイクロ基地局５も簡単な動作で済むので小規模な回路を搭載すればよく、システム全体のコストも抑えることができる。
【００３３】
また、図３のようにマイクロ基地局５の周辺のすべての方向に無線タグセンサーチップ２が配置されている場合、無線タグセンサーチップ２の位置によっては、マイクロ基地局５が、図４のような１つのアンテナ３１での無線給電やデータ送受信を行うことが困難になることがある。この場合、図１０に示すように、２つのアンテナ３１ａと３１ｂを回路部４０に装着したマイクロ基地局５が有効である（図１０において、接続網６は省略してある）。アンテナ３１ａと３１ｂのループ面は互いに垂直になっており、どの方向にある無線タグセンサーチップ２にも無線給電やデータ送受信を行うことができる。図１１は、このマイクロ基地局５を使った無線タグセンサーシステムの断面図である。図１１は、図２の面１１における断面図であり、マイクロ基地局５を図１０のＺの方向から見たものとなっている。図１１に示すように、互いに垂直なループ面を持つアンテナ３１ａ，３１ｂがあるため、感受表皮１の表面にマイクロ基地局５を取り囲むように配置されているどの無線タグセンサーチップ２であっても、マイクロ基地局５と十分な通信を行うことができる。
【００３４】
また、これまでは感受表皮１の表面に無線タグセンサーチップ２を貼り付けて配置した例を示してきたが、無線タグセンサーチップ２の配置としては、マイクロ基地局５との十分な通信が可能であれば、容易に変形例を考えることができる。例えば、図１２に示すように、厚みのあるシートで形成された感受表皮１内に無線タグセンサーチップ２を埋め込むことは容易に実現できる。また、図１３に示すように、ゴムやスポンジ、樹脂などの弾性材９の内部に無線タグセンサーチップ２を埋め込むことも可能である。
【００３５】
本発明の第１の実施の形態の無線タグセンサーシステムの他の例の断面図を図１４に示す。厚みのある弾性材９で形成された感受表皮１の内部に複数の無線タグセンサーチップ２が埋め込まれ、感受表皮１の表面には、接続網６ａ，６ｂ，６ｃで中央処理装置７に接続されたマイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃが貼り付けられている。接続網６ａ，６ｂ，６ｃの最も好ましい例はシリアルバスである。図１４の無線タグセンサーシステムをＴの方向から見た底面図を図１５に示す。感受表皮１には、接続網６ａ，６ｂ，６ｃで中央処理装置７に接続されたマイクロ基地局５ａ，５ｂ，５ｃの他、別の接続網６ｄ，６ｅ，６ｆで中央処理装置７に接続されたマイクロ基地局５ｄ，５ｅ，５ｆも貼り付けられている。一般にマイクロ基地局５と中央処理装置７とを接続する接続網は何本あってもよい。また、マイクロ基地局５のアンテナのループ面は感受表皮１のシート面と平行になるようにする。
【００３６】
図１４および図１５の無線タグセンサーシステムは、ロボットの胴体やタッチパネルなど、大きな筐体の表面に装着して、大面積で高密度のセンサーシステムを提供するのに有用である。また、建物の壁や飛行機の表面などに装着し、ひび割れや劣化の度合いを検知するといった用途にも使用することができる。
【００３７】
なお、無線タグセンサーチップ２に搭載するセンサーは何でもよいが、圧力センサーや歪センサーが本発明の無線タグセンサーシステムにおいて特に有用性が高い。その他には、温度センサーや加速度センサーも有用である。また、１つの無線タグセンサーチップ２に複数のセンサーを搭載してもよい。
【００３８】
上述したように本実施の形態においては、複数のマイクロ基地局５と中央処理装置７とを接続網６で結合し、各マイクロ基地局５が異なる担当領域２０を持つことで、広範なセンス値収集領域を実現することができる。また、１つのマスター（中央処理装置７）を複数のマイクロ基地局５と接続する構成であるため、広範なセンス値収集領域をバス等の単純な接続網６によって実現することができる。
【００３９】
また、中央処理装置７がマスターとして、接続網６による通信を制御することで、中央処理装置７により、上記の広範なセンス値収集領域において、センス値の空間分布地図を生成し、その空間分布地図を時間経過とともに更新することができる。
【００４０】
また、複数のマイクロ基地局５と中央処理装置７とを結合する接続網６を配線数が少なくて済むシリアルバスにすることで、配線コストを抑えることができる。
【００４１】
また、同一期間に、１つの無線タグセンサーチップ２のみがセンス値を無線送信することで、非常に簡単でかつ無線タグセンサーチップ２にも搭載可能な回路によって、マイクロ基地局５がセンス値を正しく判別できるようになる。また、マイクロ基地局５も簡単な動作で済むので小規模な回路を搭載すればよく、システム全体のコストも抑えることができる。
【００４２】
また、マイクロ基地局５が２つのアンテナを具備し、２つのアンテナのループ面を互いに垂直にすることで、マイクロ基地局５は、担当領域２０内のどの方向にある無線タグセンサーチップ２にも無線給電やデータ送受信を行うことができる。
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態は、無線タグセンサーシステムの較正方法および較正装置に関するものであり、図１６にその一例を示す。図１６は、図１４に示した無線タグセンサーシステムにおいて、センサーとして圧力センサーあるいは歪センサーを用いた場合に使用する較正装置の例を示したものである。無線タグセンサーチップ２を埋め込んだ感受表皮１に、較正装置８０を使って応力を加え、加圧位置と圧力の情報を中央処理装置７に情報転送路８を通じて転送する。加圧時に、中央処理装置７は無線タグセンサーチップ２による圧力のセンス値を収集し、較正装置８０から転送された情報と付き合わせる。これによって、各無線タグセンサーチップ２（の識別番号）と位置との対応関係、および、各無線タグセンサーチップ２のセンサー特性（無線タグセンサーチップ２における圧力とセンス値との対応関係。以下同じ）などを算出することができる。図１６において、較正装置８０は、Ｙ軸アーム８１、Ｘ軸アーム８２、加圧ピストン８３ａ、および加圧部８３ｂを具備し、加圧ピストン８３ａによって加圧部８３ｂが上下に稼動し、それによって、中央処理装置７から指定された圧力を感受表皮１に加えることができる。
【００４３】
較正装置８０の斜視図を図１７に示す。Ｘ軸アーム８２は、Ｙ軸アーム８１の移動溝８５に沿って移動できる。また、加圧ピストン８３ａは、Ｘ軸アーム８２の移動溝８６に沿って移動することができる。中央処理装置７から情報転送路８を通じて送られるコマンドに応じて、加圧ピストン８３ａは２次元平面の任意の位置に移動することができ、コマンドに応じて加圧部８３ｂが上下し、コマンドで指定された圧力を被試験体（図１６では、感受表皮１）に与えることができる。図１６の較正装置８０は、図１７をＸ方向から見たものである。
【００４４】
較正のための加圧例を図１８に示す。図１８は、感受表皮１を図１５と同じように底面から見たもので、８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄ，８７ｅ，８７ｆは加圧領域すなわち図１７の加圧面８３ｃが直接触れる部分の例を示している。加圧領域８７は感受表皮１の全面積を覆う必要はなく、また、加圧領域８７の数は無線タグセンサーチップ２の数よりも少なくてよい。これは、感受表皮１を形成する素材が弾性材９であるため、較正装置８０の加圧面８３ｃが直接接触しない範囲にも圧力が伝わるためである。例えば、図１８の無線タグセンサーチップ２ａはどの加圧領域にも属さないが、近傍の加圧領域８７ａや８７ｃが加圧されたときに生じた圧力が弾性材９を通じて無線タグセンサーチップ２ａに伝わる。これによって、無線タグセンサーチップ２ａの較正を行うことができる。一般に１つの無線タグセンサーチップ２は複数の加圧領域からの圧力の影響を受ける。そのため、複数の加圧領域の各々の位置と圧力の情報と、その時の無線タグセンサーチップ２による圧力のセンス値の情報と、を統合し分析することで、少ない加圧回数で全無線タグセンサーチップ２の較正を行うことができる。
【００４５】
一般に、１つの感受表皮１で多数の無線タグセンサーチップ２を使用する。また、無線タグセンサーチップ２は、非常に小さく扱いにくいため、正確な向きでかつ正確な位置に、感受表皮１へ貼り付ける、あるいは、埋め込むことは困難である。また、個々の無線タグセンサーチップ２の動作テストを行って均一な性能のチップを選別し、各チップの識別番号を追跡し続けるのも困難である。さらには、同じ特性の無線タグセンサーチップ２でも貼り付け方や埋め込み方の微妙な違いでチップに加わる応力が変わるため、センサー特性に不可避的なばらつきが生じる。
【００４６】
以上の問題を回避するため、次のような較正手続きを行う。まず、無線タグセンサーチップ２はチップ個別の選別テストを行わず、製造したすべてのチップを使用する。感受表皮１への無線タグセンサーチップ２の貼り付け方や埋め込み方、チップの向きなども厳密にコントロールせず、コストが許容できる範囲でそれらを行う（あるいは、まったく注意を払わず無作為に行ってもよい）。その感受表皮１を用いて無線タグセンサーシステムを作成した後、上述の較正手続きを行い、それをもって無線タグセンサーチップ２のテストとする。多数の無線タグセンサーチップ２があるため、多少の不良チップが含まれていてもシステム全体の動作には問題ない。無線タグセンサーチップ２の向きやセンサー特性がばらついていても、上記の較正手続きでは、それらの影響を織り込みつつ較正を行うのでシステム全体の動作には問題がない。本較正手続きは、テストを低コストで行える利点がある。さらには、特性がばらついている無線タグセンサーチップ２を無作為に使用するため、システム全体でのセンサー特性のダイナミックレンジが広くなるという利点もある。ダイナミックレンジが広くなるため、無線タグセンサーチップ２のセンサー特性のばらつきを意図的に大きくしてもよい。
【００４７】
なお、較正装置８０は種々の方式がありうる。例えば、図１９に示すように、Ｘ軸アーム８２上に複数の加圧ピストン８３ａを固定配置してもよい。また、図２０に示すように、２次元アレイ状の加圧ピストン８３ａを基盤８８に固定配置してもよい。さらには、図１１のような円筒形の感受表皮１を較正するため、図２１のような較正装置８０を使用してもよい。図２１では、較正装置８０のＸ軸アーム８２が感受表皮１を囲むように円形になっており、その内周面に沿って加圧ピストン８３ａが移動する。図２１は較正装置８０を図１７のＹ方向から見た図である。
【００４８】
なお、加圧ピストン８３ａは円筒形に限定されるものではなく、角柱形など他の形状でもよい。
【００４９】
上述したように本実施の形態においては、無線タグセンサーチップ２を弾性材９の表面もしくは内部に配置し、弾性材９の応力伝播機能を利用して較正手続きを行う。そのため、較正手続きが簡略化され、例えば、弾性材９への加圧領域の数を、弾性材９に配置された無線タグセンサーチップ２の数よりも少なくしたり、弾性材９への加圧領域の合計面積を、弾性材９の表面積よりも小さくしたりできる。それにより、較正コストを抑えることができる。
【００５０】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００５１】
また、上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
センサーを搭載するとともに固有の識別番号を内蔵し、無線で通信を行いかつ無線で給電を受ける複数の無線タグセンサーチップと、
前記複数の無線タグセンサーチップと無線で通信を行いかつ前記複数の無線タグセンサーチップに無線で給電を行う複数のマイクロ基地局と、
前記複数のマイクロ基地局と接続網を通じて通信を行う中央処理装置と、を有し、
前記複数のマイクロ基地局の各々は、担当領域にある前記無線タグセンサーチップのみに無線で通信と給電とを行い、
前記担当領域の各々には、他の担当領域に含まれない無線タグセンサーチップが少なくとも１つあり、
前記接続網による通信は、前記中央処理装置が制御し、
前記中央処理装置は、前記複数のマイクロ基地局を通じて前記複数の無線タグセンサーチップのセンサーによるセンス値を収集してセンス値の空間分布地図を生成し、かつ前記センス値の空間分布地図を時間経過とともに更新する、
ことを特徴とする無線タグセンサーシステム。
（付記２）
前記複数の無線タグセンサーチップおよび前記複数のマイクロ基地局を表面もしくは内部に配置した弾性材をさらに有する、
ことを特徴とする付記１に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記３）
前記中央処理装置は、指定のアドレスが割り当てられた前記マイクロ基地局にセンス値収集コマンドを前記接続網を通じて送信し、
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、識別番号を無線送信し、
前記無線送信された識別番号と一致する識別番号を内蔵する前記無線タグセンサーチップは、センサーによるセンス値を無線送信し、
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、前記無線送信されたセンス値を受信して前記接続網を通じて中央処理装置に送信する、
ことを特徴とする付記２に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記４）
前記複数の無線タグセンサーチップのうち、同一期間に１つの無線タグセンサーチップのみがセンサーによるセンス値を無線送信する、
ことを特徴とする付記３に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記５）
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、前記センス値を前記接続網に送信した後、別の識別番号を生成して無線送信する、
ことを特徴とする付記４に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記６）
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、前記担当領域にある前記無線タグセンサーチップのすべての前記識別番号を順次生成して無線送信し、前記担当領域にある前記無線タグセンサーチップのすべてのセンサーによるセンス値を順次収集し、前記中央処理装置に前記接続網を通じて前記センス値を順次送信する、
ことを特徴とする付記４に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記７）
前記中央処理装置から送信される前記センス値収集コマンドは、識別番号を含み、
前記指定のアドレスが割り当てられたマイクロ基地局は、前記センス値収集コマンドに含まれる識別番号を内蔵する前記無線タグセンサーチップのセンサーによるセンス値を収集して前記接続網を通じて前記中央処理装置に送信する、
ことを特徴とする付記４に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記８）
前記中央処理装置は、複数の前記接続網と接続されている、
ことを特徴とする付記２から７のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記９）
前記マイクロ基地局は、２つのアンテナを具備し、前記２つのアンテナのループ面は互いに垂直である、
ことを特徴とする付記２から８のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記１０）
前記接続網は、シリアルバスである、
ことを特徴とする付記２から９のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記１１）
前記接続網は、前記複数のマイクロ基地局に電力を供給する、
ことを特徴とする付記１０に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記１２）
前記センサーは、圧力センサーまたは歪センサーである、
ことを特徴とする付記２から１１のいずれか１項に記載の無線タグセンサーシステム。
（付記１３）
付記１２に記載の無線タグセンサーシステムの較正方法であって、
較正装置により前記無線タグセンサーシステムへの加圧を行い、
前記較正装置による前記弾性材への加圧領域の数が、前記弾性材に配置された前記無線タグセンサーチップの数よりも少ない、
ことを特徴とする較正方法。
（付記１４）
付記１２に記載の無線タグセンサーシステムの較正方法であって、
較正装置により前記無線タグセンサーシステムへの加圧を行い、
前記較正装置による前記弾性材への加圧領域の合計面積が、前記弾性材の表面積よりも小さい、
ことを特徴とする較正方法。
（付記１５）
付記１３または１４に記載の較正方法であって、
２つ以上の前記加圧領域に対する加圧によって前記無線タグセンサーチップの較正がなされる、
ことを特徴とする較正方法。
（付記１６）
付記１３から１５のいずれか１項に記載の較正方法であって、
前記較正装置の加圧部の位置および圧力は前記中央処理装置によって制御され、
前記中央処理装置は、前記無線タグセンサーシステムへの加圧時に、前記無線タグセンサーチップからセンス値を取得し、
前記中央処理装置は、前記センス値と前記加圧部の位置および圧力とから、前記無線タグセンサーチップの位置およびセンサー特性を算出する、
ことを特徴とする較正方法。
【００５２】
本出願は、２０１０年４月２７日に出願された日本出願特願２０１０−１０１９６１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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